从太空观察海平面的变化

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从太空观察海平面的变化

在近30年的时间里,一组连续不断的卫星环绕着我们的星球,孜孜不倦地测量着海平面。他们所建立的海洋高度的连续记录,帮助研究人员揭示了像厄尔尼诺这样的天气现象的内部机制,并预测海洋对世界各地海岸线的侵蚀程度。现在,工程师和科学家正在准备两颗一模一样的卫星来增加这一遗产,将数据集再延长10年。

这两个航天器都是Sentinel-6/Jason-CS(服务连续性)任务的一部分这项合作的目标是对世界各地的海平面进行一些最精确的测量。第一颗发射的卫星Sentinel-6 Michael Freilich将于11月发射升空。它的孪生兄弟Sentinel-6B将于2025年发射。两颗卫星都将通过向海洋发送电磁信号来评估海平面,并测量返回航天器所需的时间。

美国宇航局地球科学部主任Karen St. Germain说:“这项任务将继续进行精确测量海平面高度的宝贵工作。”“这些测量使我们能够理解和预测海平面的变化,这将影响到世界各地沿海地区的人们。”

这颗卫星将建立在始于1992年的TOPEX/Poseidon任务的基础上,并在多年中继续进行了另外三次任务:Jason-1、OSTM/Jason-2和Jason-3。Sentinel-6/Jason-CS的目标是将之前任务建立的近30年的海平面数据集再延长10年。

NASA在南加州的喷气推进实验室负责该项任务的科学家威利斯(Josh Willis)说,通过测量海洋的高度,科学家可以实时了解地球气候的变化情况。海洋吸收了地球变暖气候中90%的多余热量。海水升温会膨胀,导致当今全球平均海平面上升约三分之一。其余的原因是来自陆地的融化的冰,如冰川和冰原。

威利斯说,为了了解海平面上升对人类的影响,研究人员需要知道海平面上升的速度有多快。“卫星是告诉我们这个速率的最重要的工具,”他解释说。“它们是这种缓慢的全球变暖影响的风向标,这种影响将淹没世界各地的海岸线,影响数亿人。”

目前,海平面平均每年上升0.13英寸(3.3毫米),是20世纪初的两倍多。威利斯说:“到2050年,我们的海岸线将与现在不同。”

“随着越来越多的人搬到沿海地区,沿海大城市继续发展,海平面变化对这些社会的影响将更加深刻,”欧洲航天局的任务项目科学家克雷格·唐隆(Craig Donlon)说。

设定的标准

Sentinel-6 Michael Freilich收集的信息将加入一个数据集,该数据集已成为从太空进行气候研究的黄金标准。这是因为始于TOPEX/Poseidon的重叠卫星链自20世纪90年代初以来一直在测量海洋高度。这种连续性是这个数据集成功的关键。

气候科学家所依赖的一些长期数据集,如海洋温度或潮汐高度,在数据的收集方式上存在差距或重大变化(如卫星记录开始前后),这使得理解长期气候信号具有挑战性。研究人员必须考虑到这些变化,以确保他们的结果真正代表了他们正在研究的现象。

紧随其后的是TOPEX/波塞顿-杰森1号、OSTM/杰森2号和杰森3号,它们在同一轨道上飞行,每一颗都是在旧的那颗报废之前发射的。当Sentinel-6 Michael Freilich在今年晚些时候发射升空时,它将比2016年发射的Jason-3卫星晚30秒绕地球轨道运行。然后,科学家们将用一年的时间对两颗卫星收集的数据进行交叉校准,以确保从一个任务到下一个任务的测量连续性。5年后,随着Sentinel-6的任务结束,工程师和科学家们将对Michael Freilich的孪生兄弟Sentinel-6进行同样的交叉校准。

如果没有这些卫星和它们收集的数据,研究人员将会对海平面上升的速度以及厄尔尼诺现象有一个更粗略的了解。这种天气模式是由通常从东向西横跨赤道太平洋的风的巨大转变引发的。厄尔尼诺会改变洋流和全球气候模式,给美国西南部带来暴雨,并引发亚洲和澳大利亚的干旱。与之对应的拉尼娜则可能产生相反的效果。

这个海平面数据集的发现之一是厄尔尼诺和拉尼娜可能对世界产生的深远影响。“2010年,发生了大规模的拉尼娜,它基本上淹没了澳大利亚和东南亚的大部分地区。它在陆地上下了很多雨,导致全球海平面下降了1厘米(0.4英寸)。”威利斯说道。“我们不知道它会对全球海平面造成如此巨大的影响。”

Donlon说,Sentinel-6 Michael Freilich卫星将提供的全球视角,以及来自模型和观测站的海平面数据,将为政府和地方当局提供无价的信息,这些政府和地方当局负责规划海平面上升和风暴等事件。